单旋翼植保无人飞机小麦返青期施药作业参数优选

以CE20型电动单旋翼植保无人飞机为研究对象,结合小麦返青期植保作业要求,对植保无人飞机常用作业参数组合(作业速度、作业高度和喷施流量)进行了全因素试验与优选。依据国内首个植保无人飞机行业标准《植保无人飞机质量评价技术规范NY/T3212-2018》,分析了不同作业速度、作业高度和喷施流量下的作业喷幅与作业喷幅内的雾滴覆盖率变异系数。结果表明:作业速度与喷施流量对该型植保无人飞机的作业喷幅影响显著,作业高度和喷施流量对作业喷幅内雾滴覆盖率变异系数影响显著。结合作业喷幅与覆盖率变异系数,经过对比分析,筛选出作业速度4m/s、作业高度2m、喷施流量2L/min作为较优作业参数组合。在该组合下,作业喷幅为5.75m,雾滴覆盖率变异系数为26.2%,对应的施药液量为14.5L/hm~2,单日综合作业效率为36.8hm~2/天。     

植保无人飞机油菜杂草防治与效果评估研究

为探索油菜田杂草看麦娘的有效防治,进行植保无人飞机低量施药防治试验,分析不同雾滴粒径、不同飞行高度、不同飞行速度和不同施药液量下雾滴沉积覆盖率、雾滴密度等,结果表明在其他条件相同时,小雾滴粒径(195μm)喷洒的雾滴覆盖率和沉积密度明显大于大雾滴粒径(235μm)喷洒。选取雾滴粒径195μm、高度1.5 m、速度4 m/s、施药液量12 L/hm~2条件下植保无人飞机施药(UAV)与空白对照(CK)、人工施药(Manual)对比,采用反射光谱信息和植被指数进行防治后10天的效果评估,敏感波段区间光谱反射值和植被指数(NDVI、PRI)值均是CK>UAV>Manual,表明常规药液量的人工施药较优,建议植保无人飞机防治杂草看麦娘应增加单位面积的施药液量以提高防效。研究结论为植保无人飞机防治油菜田杂草看麦娘提供参考。     

植保无人飞机作物病害防治模式研究——以泗洪示范基地小麦防治为例

为保证植保无人飞机高效作业,在泗洪农业示范基地,选用电动单旋翼植保无人飞机CE20,主要从作业参数、作业效率、防治时期、农药制剂、作业经济性和防治效果等方面进行了综合考虑,进行防治模式探索研究。研究结果表明,不同参数组合下有效幅宽、喷洒雾滴穿透率以及雾滴沉积均匀性各有差异。有效喷幅总体上呈现与飞行速度、飞行高度和喷洒流量变化的负相关性,其中飞行速度对幅宽结果影响极显著(P-value<0.01),飞行高度对幅宽结果影响显著(0.010.05),但随着飞行高度的增加,沉积均匀性变差,变异系数最小值为23.3%(3.0 m/s, 1.5 m, 2.0 L/min)。在优化的参数组合下,进行了作业效率的实际田间考核,考核结果显示最大作业效率为6.37 hm~2/h。主要防治时期集中在返青期至盛花期之间,主要预防蚜虫、白粉病和赤霉病,同时兼顾预防纹枯病和条锈病。依据每个防治时期小麦的生长特性,兼顾防治需求、作业效率和作业经济性,选用常规的杀虫剂(阿维·高氯,噻虫嗪)、杀菌剂(噻呋酰胺,氰烯菌酯,氟环唑)进行喷洒防治作业,经查定防治效果能够达到预期。综合以上因素形成了适合泗洪示范基地小麦病虫害植保无人飞机的防治模式,为植保无人飞机更好地应用提供了一定的参考依据。     

小麦不同生育期单旋翼植保无人机施药作业参数优化

为确定小麦不同生育期与不同病虫害的单旋翼植保无人机施药作业参数,以CE20型电动单旋翼植保无人机为对象,分别在返青期、齐穗期与盛花期对作业速度、作业高度和喷施流量进行优选试验。经对比分析作业喷幅、雾滴覆盖率变异系数与雾滴穿透率,筛选B5（作业速度4 m/s、作业高度2 m、喷施流量2 L/min）与B9（作业速度3 m/s、作业高度1.5 m、喷施流量2 L/min）为较优作业参数组合。在小麦返青期,当作业参数组合为B5时,有效喷幅为5.75 m,雾滴覆盖率变异系数为26.2%,综合作业效率最高,达36.8 hm²/d。在小麦齐穗期,B5与B9作业参数组合的雾滴穿透率分别为46.7%和60.1%,综合作业效率分别为36.8 hm²/d和26.02 hm²/d;施药前,当小麦蚜数量小于800头/百株时,B5和B9作业参数组合施药后7 d防治效果均为92.37%以上,当小麦蚜数量大于800头/百株时,B9作业参数组合的防治效果高于B5作业参数组合;施药前,当小麦白粉病病情指数小于5.00时,B5和B9作业参数组合施药后14 d防治效果均为81.86%以上,当小麦白粉病病情指数大于5.00时,B9作业参数组合的防治效果高于B5作业参数组合。在小麦盛花期,B5与B9作业参数组合的雾滴穿透率分别为43.8%和55.1%;施药前,当小麦白粉病病情指数小于5.00时,B5和B9作业参数组合防治效果均为86.65%以上,当小麦白粉病病情指数大于5.00时,B9作业参数组合的防治效果高于B5作业参数组合;B5和B9作业参数组合施药后20 d对小麦赤霉病的防治效果差异不大。在小麦齐穗期与盛花期施药参数选择时需结合田间实际病虫害发生情况,当病虫害等级较低时,选择作业效率更高的B5作为较优的作业参数组合,当病虫害等级较高时,选择雾滴穿透性更高的B9作为较优的参数。     

基于MVS序列图像的油菜三维模型

为实现油菜作物模型的可视化研究,给油菜作物的数字化管理提供数据基础,以感染虫害的苗期油菜为研究对象,采用MVS序列图像技术,搭建MVS技术的序列图像采集平台。根据SFM和PMVS算法获得虫害油菜的稀疏点云数据和稠密点云数据,同时,探索序列图像数量对于特征点匹配的影响。对MVS序列图像技术获得的虫害油菜三维点云数据,采用滤波、精简、Alpha-Shape曲面重建等处理,得到虫害油菜的三维形态曲面模型。结果显示,使用图像数目多和8邻域匹配两者相结合的方法可以又快又好地匹配图像特征点;在获得合适的Alpha值情况下,Alpha-Shape算法可以真实形象地表现出虫害油菜的生长状态。     

基于单片机的注入式混药控制系统设计与实验

针对电磁泵注入式施药装备设计了基于AT89S52单片机的控制系统,通过电压转化电路、电压频率采样电路、光耦隔离电路和变频输出电路来实现对直流电磁泵输入电压的控制,实现单位时间内电磁泵流量的控制,达到不同混药比的目的。同时,扩展了人工按键控制电路部分,构成一套完整的注入式施药控制系统。实验结果表明,该套控制系统能够较好地保持与基频同频,变频控制的误差整体小于1.22%,系统工作稳定,调节频率准确。     

N-3型农用无人直升机航空施药飘移模拟与试验

为了判定N-3型农用无人直升机在进行病虫害防治作业时所需的安全农药飘移缓冲区,该文通过模拟和试验,研究了飞机在飞行速度为3 m/s、侧风风速分别为1、2和3 m/s、飞行高度为5、6和7 m时在非靶标区域的药液飘移情况。采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,在约束条件下对作业过程中旋翼风场和农药喷洒的两相流进行了模拟,并设计了条件相似的对应试验进行验证。模拟的结果表明,在无人机飞行速度3 m/s,侧风风速相同的情况下,作业飞行高度为5、6、7 m时,药液在侧风下方(Z轴正向)的最大飘移距离和在无人直升机后方(X轴负向)的最大沉积量位置差异不大;在作业飞行高度相同的情况下,侧风风速为1、2、3 m/s时候,药液在侧风下方的最大飘移距离和在无人直升机后方的最大沉积量位置发生变化明显。通过相应试验,对飘移量(飞行高度6 m,飞行速度3 m/s)的模拟数值与试验值的变化趋势进行了比较,并进行线性回归分析,拟合直线决定系数R2分别为0.7482、0.8050和0.6875。本文提出一种较传统检测方法更为方便的CFD模拟方法,来对N-3型无人直升机施药作业中药液的飘移情况进行分析,模拟研究可以比较准确地定性地模拟出实际飘移情况,对实际生产具有一定的指导意义。